क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण मुख्य शीत बॉक्स

किसी भी क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण इकाई में, मुख्य कोल्ड बॉक्स वास्तविक पृथक्करण और शीत ऊर्जा एकीकरण को संभालता है। यह सिर्फ एक इंसुलेटेड स्टील का घेरा नहीं है। इसमें एक कम तापमान वाली संरचना में आसवन कॉलम, हीट एक्सचेंजर्स, पाइपिंग और इन्सुलेशन शामिल हैं। इस घटक को समझना औद्योगिक गैस उत्पादन को समझने की कुंजी है।

फ़ंक्शन अवलोकन

कोल्ड बॉक्स बाहरी ताप घुसपैठ को कम करते हुए तरल ऑक्सीजन, तरल नाइट्रोजन और तरल आर्गन को उनके संबंधित कॉलम के अंदर -196 डिग्री तक के तापमान पर रखता है। यह एक पर्लाइट इन्सुलेशन परत और थर्मल साइक्लिंग का सामना करने के लिए डिज़ाइन किए गए शेल के साथ हासिल किया जाता है।

एक सामान्य डिज़ाइन विचार: आंतरिक घटकों को परिवेश के तापमान पर स्थापित किया जाता है। जब इकाई परिचालन स्थितियों में ठंडी हो जाती है, तो शेल और आंतरिक स्तंभों के बीच सापेक्ष विस्थापन कई दसियों मिलीमीटर तक पहुंच सकता है। यदि डिज़ाइन इस गतिविधि को समायोजित नहीं करता है, तो पाइपिंग वेल्ड कुछ वर्षों के भीतर थकावट और दरार कर सकते हैं, जिससे लगातार ठंड का नुकसान होता है और अंततः पूर्ण इन्सुलेशन हटाने और मरम्मत की आवश्यकता होती है।

तापमान की रेंज

उचित रूप से डिज़ाइन किया गया कोल्ड बॉक्स -196 डिग्री और +50 डिग्री के बीच संचालित होता है। परिवेश से ऑपरेटिंग तापमान तक प्रारंभिक ठंडा होने में आमतौर पर 24 से 48 घंटे लगते हैं। यह क्रमिक प्रक्रिया एल्यूमीनियम पैकिंग और वेल्ड जोड़ों को थर्मल तनाव क्षति को रोकने में मदद करती है।

एक व्यावहारिक क्षेत्र जांच: कोल्ड बॉक्स की बाहरी सतह का तापमान परिवेश के करीब होना चाहिए। यदि संक्षेपण, पाला, या असामान्य ठंडक के बड़े क्षेत्र देखे जाते हैं, तो नमी के प्रवेश के कारण इन्सुलेशन जम गया होगा, या आंतरिक क्रायोजेनिक पाइप से मामूली रिसाव हो सकता है। दोनों ही मामलों में आम तौर पर परिचालन लागत अधिक होती है।

विशिष्ट प्रदर्शन मेट्रिक्स

विभिन्न उद्योगों की अलग-अलग शुद्धता आवश्यकताएँ होती हैं। नीचे दी गई तालिका सामान्य श्रेणियों का सारांश प्रस्तुत करती है।

ऊर्जा खपत: 0.5 MPa(g) आउटलेट पर उत्पादित प्रत्येक 1 Nm³ ऑक्सीजन के लिए, छोटी - से - मध्यम इकाइयाँ आमतौर पर 0.55–0.68 kWh की खपत करती हैं। बड़े पौधों को पैमाने से लाभ होता है और वे इसे 0.40–0.48 kWh तक कम कर सकते हैं। संरचित पैकिंग की दक्षता, मुख्य हीट एक्सचेंजर का लॉग औसत तापमान अंतर, और इन्सुलेशन प्रदर्शन मिलकर दीर्घकालिक परिचालन लागत निर्धारित करते हैं।

इंजीनियरिंग चयन के लिए मुख्य तकनीकी पैरामीटर

कोल्ड बॉक्स के लिए कोटेशन खरीदते या अनुरोध करते समय, निम्नलिखित मापदंडों को स्पष्ट रूप से परिभाषित किया जाना चाहिए और तकनीकी समझौते में शामिल किया जाना चाहिए।

• डिज़ाइन दबाव: कॉलम कार्य दबाव आमतौर पर 0.6 से 1.6 एमपीए। नम हवा के प्रवेश को रोकने के लिए कोल्ड बॉक्स शेल को हल्के सकारात्मक दबाव (लगभग 5 kPa) पर रखा जाता है।
• ज्यामितीय सीमाएँ: सड़क परिवहन की चौड़ाई 4.5 मीटर तक सीमित। ऊंचाई को परिवहन के लिए खंडित किया जा सकता है और 60 मीटर तक साइट पर लंबवत रूप से इकट्ठा किया जा सकता है।
• सामग्री: शेल Q345R कम तापमान वाले कार्बन स्टील का उपयोग करता है। क्रायोजेनिक मीडिया के संपर्क में आने वाली आंतरिक पाइपिंग 304 या 304L स्टेनलेस स्टील की होनी चाहिए। तरल ऑक्सीजन पथों में हाइड्रोकार्बन संचय जोखिमों पर विचार करने की आवश्यकता होती है।
• वेल्ड निरीक्षण: आंतरिक कॉलम और मुख्य प्रक्रिया पाइपिंग पर सभी बट वेल्ड के लिए 100% रेडियोग्राफ़िक परीक्षण, ग्रेड II स्वीकृति की आवश्यकता होती है।
• इन्सुलेशन आवश्यकताएँ: भरने के बाद पर्लाइट को कॉम्पैक्ट किया जाना चाहिए, जिससे कम से कम 60 किग्रा/वर्ग मीटर का थोक घनत्व प्राप्त हो, जिसमें कोल्ड बॉक्स छत पर एक सेटलिंग टॉप हो।

अनुप्रयोग लैंडस्केप

इन प्रणालियों का उपयोग कई उद्योगों में किया जाता है।

• इस्पात और धातुकर्म: ब्लास्ट फर्नेस के लिए थोक ऑक्सीजन, निष्क्रिय परिरक्षण के लिए नाइट्रोजन। उच्च मात्रा, मध्यम शुद्धता।
• रसायन और कोयला रसायन: अमोनिया, मेथनॉल, एमईजी संयंत्र। डाउनटाइम के लिए कम सहनशीलता; दो या अधिक वर्षों का निरंतर संचालन सामान्य है। विश्वसनीयता महत्वपूर्ण है.
• इलेक्ट्रॉनिक्स और सौर: नाइट्रोजन शुद्धता 99.9995% या अधिक, लगभग -शून्य नमी। आंतरिक स्वच्छता एक प्राथमिक आवश्यकता है।
• खाद्य और फार्मा: फ्लैश फ्रीजिंग के लिए तरल नाइट्रोजन, मेडिकल ऑक्सीजन। पता लगाने की क्षमता और सामग्री प्रमाणन अक्सर प्रवाह दर से अधिक महत्वपूर्ण होते हैं।

आपूर्तिकर्ता चयन संबंधी विचार

पेशेवर खरीदारों के लिए, उपकरण वितरण केवल पहला कदम है। कुछ आपूर्तिकर्ताओं में कोल्ड बॉक्स के निचले भाग में इलेक्ट्रिक एंटी-फ्रीजिंग हीटर शामिल होते हैं। वे सीएईएसएआर II का उपयोग करके अनुभाग {{3} द्वारा {{4} अनुभाग सत्यापन) के साथ पाइपिंग तनाव विश्लेषण करते हैं। पर्लाइट को विशिष्टताओं के अनुसार स्तरित और संकुचित किया जाता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि कुछ विक्रेता थर्मल चक्रीय भार के तहत दरार के जोखिम को कम करने के लिए सभी नोजल उद्घाटन और फ़िलेट वेल्ड पर स्थानीय परिमित तत्व विश्लेषण चलाते हैं।

पूछताछ चरण के दौरान, एक सक्षम आपूर्तिकर्ता आम तौर पर प्रदान कर सकता है:

• शीत हानि मान
• स्टार्टअप वक्र
• ऊर्जा खपत तुलना पत्रक

ये डेटा होने से खरीदारों को उपकरण साइट पर आने से पहले परिचालन लागत का अनुमान लगाने की अनुमति मिलती है।

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